随着低空经济在2025年进入规模化爆发期，电动垂直起降飞行器（eVTOL）和工业级无人机对动力系统的要求已超越传统锂离子电池的极限。固态电池凭借其本质安全、高能量密度与长寿命三大核心优势，正成为解锁城市空中交通（UAM）商业化落地的关键钥匙。本文结合最新技术进展与产业动态，深度解析固态电池如何重构低空交通的能源逻辑。

一、为何eVTOL必须要用固态电池？

1. 传统锂电池的桎梏

当前主流eVTOL机型使用液态锂电池，能量密度徘徊在200-300 Wh/kg，导致航时仅25-30分钟，难以满足商业化运营所需的45分钟以上续航门槛。更严峻的是，液态电解液的易燃性使热失控风险成为悬在低空载人交通上的"达摩克利斯之剑"。

2. 固态电池的颠覆性突破

• 能量密度跃迁：目前市面上的固态电池能量密度已实现500 Wh/kg，如星拓电池开发的无负极金属锂电池，提升续航能力30%以上。
• 本质安全：固态电解质不可燃、无漏液风险，针刺测试中电池表面温度≤150℃，彻底规避热失控。
• 宽温域性能：工作温度范围扩至-40℃~120℃，保障高纬度地区或极端气候下的稳定运行。

二、2025年固态电池技术路线图：半固态过渡与全固态攻坚

1. 半固态电池：产业化先锋

作为全固态的过渡方案，半固态电池（液态电解质含量<10%）已实现量产突破：

• 能量密度：350-410 Wh/kg（如清陶能源368 Wh/kg方案）。
• 成本控制：复用现有产线，目标成本≤0.8元/Wh，逼近高端液态电池。

2. 全固态电池：技术深水区

全固态技术仍面临三大壁垒，但进展加速：

• 材料体系：硫化物电解质（如Li₆PS₅Cl）离子电导率接近液态电解液，但成本高达3600元/公斤；氧化物电解质（如LLZO）需高温烧结，能耗为传统工艺3倍。
• 界面工程：固-固界面阻抗导致离子传输效率下降30%，需通过"人工晶界"技术优化。
• 量产工艺：干法电极良率仅65%-75%，且核心设备（如±5μm叠片机）单台成本超600万元。

行业里程碑：国轩高科金石电池建成首条全固态实验线（产能0.2GWh），计划2026年落地2GWh量产线；宁德时代目标2027年实现小批量生产。

三、固态电池如何赋能eVTOL与无人机？

1. 续航革命

• eVTOL：能量密度从300 Wh/kg提升至480 Wh/kg，可使航程从30公里延伸至80公里，覆盖城市群通勤需求。
• 工业无人机：农业植保机单次作业面积从200亩增至500亩，测绘无人机续航从60分钟突破至120分钟。

2. 安全重构

• 抑制锂枝晶生长，循环寿命达2000-5000次（液态电池为1000-2000次）。
• 通过数字孪生BMS系统实现微秒级故障响应，热失控概率降低90%。

3. 运营经济性提升

尽管固态电池初始成本较高，但全生命周期成本显优：

• 维护成本：免维护特性降低停机时间，快充能力（10分钟补能80%）提升运营效率。
• 回收价值：固态电解质更易分离回收，材料回收率可达液态电池的1.5倍。

四、星拓半固态与全固态电池参数（部分型号）

序号	能量密度	型号	长*宽*高	重量	电量	满电电压	标称电压	放电倍率
1	320Wh/kg	ZXGT002-6S18AH	49*76*188mm	1.47kg	399.6wh	25.2V	22.2V	持续3-5C放电 ，瞬间10C
2		ZXGT001-6S33AH	90*65*217 mm	2.53kg	732.6wh	25.2V	22.2V
3		ZXGT002-6S46AH	46*146*255 mm	3.58kg	1021.2wh	25.2V	22.2V
4		ZXGT004-6S50AH	70*107*245mm	3.77kg	1110wh	25.2V	22.2V
5		ZXGT002-6S55AH	56*144*255 mm	4.16kg	1221wh	25.2V	22.2V
6		ZXGT002-6S67AH	67*146*260 mm	5.08kg	1487.4wh	25.2V	22.2V
7		ZXGT002-12S18AH	94*76*188mm	2.8kg	799.2wh	50.4V	44.4V
8		ZXGT001-12S33AH	130*90*217 mm	5.02kg	1465.2wh	50.4V	44.4V
9		ZXGT002-12S46AH	90*150*255 mm	6.95kg	2042.4wh	50.4V	44.4V
10		ZXGT004-12S50AH	136*107*245mm	7.34kg	2220wh	50.4V	44.4V
11		ZXGT002-12S55AH	147*106*255 mm	8.32kg	2442wh	50.4V	44.4V
12		ZXGT002-12S67AH	128*150*255 mm	10.02kg	2974.8wh	50.4V	44.4V
13		ZXGT002-14S18AH	109*76*188mm	3.41kg	932.4wh	50.4V	44.4V
14		ZXGT001-14S33AH	153*90*217 mm	5.89kg	1709.4wh	58.8V	51.8V
15		ZXGT002-14S46AH	105*148*255 mm	8.17kg	2382.8wh	58.8V	51.8V
16		ZXGT004-14S50AH	158*107*245mm	8.83kg	2590wh	58.8V	51.8V
17		ZXGT002-14S55AH	126*146*255 mm	9.70kg	2849wh	58.8V	51.8V
18		ZXGT002-14S67AH	151*149*255 mm	11.72kg	3470.6wh	58.8V	51.8V
19		ZXGT002-18S18AH	139*76*188mm	4.25kg	1198.8wh	75.6V	66.6V
20		ZXGT001-18S33AH	195*90*217 mm	7.46kg	2197.8wh	75.6V	66.6V
21		ZXGT002-18S46AH	130*148*255 mm	10.43kg	3063.6wh	75.6V	66.6V
22		ZXGT004-18S50AH	202*107*245mm	11.2kg	3330wh	75.6V	66.6V
23		ZXGT002-18S55AH	160*147*255 mm	12.44kg	3663wh	75.6V	66.6V
24		ZXGT002-18S67AH	195*147*255 mm	15.03kg	4462.2wh	75.6V	66.6V
25		ZXGT002-24S18AH	110*152*190mm	5.9kg	1598.4wh	100.8V	88.8V
26		ZXGT001-24S33AH	130*182*222 mm	19.50kg	2930.4wh	100.8V	88.8V
27		ZXGT002-24S46AH	194*145*255 mm	13.90kg	4084.8wh	100.8V	88.8V
28		ZXGT004-24S50AH	136*218*245mm	15.28kg	4440wh	100.8V	88.8V
29		ZXGT002-24S55AH	220*145*255 mm	16.64kg	4884wh	100.8V	88.8V
30		ZXGT002-24S67AH	257*146*255 mm	19.9kg	5949.6wh	100.8V	88.8V
其它型号电池可定制

序号	能量密度	型号	长*宽*高	重量	电量	满电电压	标称电压	放电倍率
1	500Wh/kg	ZXGT003-6S25.5AH	52*76*188 mm	1.42kg	581.4wh	25.8V	22.8v	充电： 0--45° / 0.2C                      放电：                     -20°--0°/0.3C                       0--45°/1C
2		ZXGT003-12S25.5AH	100*76*188 mm	2.7kg	1162.8wh	45.6V	45.6V
3		ZXGT003-14S25.5AH	116*76*188 mm	3.3kg	1356.6wh	53.2V	53.2V
4		ZXGT003-18S25.5AH	148*76*188 mm	4.1kg	1744.2wh	68.4V	68.4V
5		ZXGT003-24S25.5AH	100*152*188 mm	5.8kg	2325..6wh	91.2V	91.2V
6		ZXGT003-6S49.5AH	74*92*208 mm	2.56kg	1128.6wh	25.8V	22.8v
7		ZXGT003-12S49.5AH	144*92*208 mm	4.98kg	2257.2wh	45.6V	45.6V
8		ZXGT003-14S49.5AH	167*92*208 mm	5.96kg	2633.4wh	53.2V	53.2V
9		ZXGT003-18S49.5AH	213*92*208 mm	7.52kg	3385.8wh	68.4V	68.4V
10		ZXGT003-24S49.5AH	144*184*208 mm	10.36kg	4514.4wh	91.2V	91.2V
其它型号电池可定制

五、挑战与展望：从实验室到天空的最后一公里

1. 短期障碍（2025-2027）

• 成本：全固态电池成本仍是液态电池的3-5倍，需通过规模化降本。
• 标准缺失：FAA、EASA尚未出台固态电池适航认证细则，企业需通过SCTO特殊审定。
• 供应链脆弱：硫化物电解质关键原料Li₂S全球仅日本住友能稳定供应。

2. 长期趋势（2028-2035）

• 技术融合：AI调优BMS、锂金属负极3D集流体设计将进一步释放性能潜力。
• 场景拓展：固态电池将支撑城市空中出租车、高空伪卫星、跨城货运无人机等新业态。

固态电池不仅是eVTOL和无人机的动力源，更是重构低空交通安全逻辑与商业模型的基石。2025年，随着半固态电池规模化量产和全固态技术中试线投产，低空经济有望迎来续航翻倍、成本减半、安全等级跃迁的拐点。